本申請涉及光纖光柵傳感器，特別涉及一種用于輻照環(huán)境下的光纖液位傳感器、系統(tǒng)及方法。
背景技術：
1、一直以來，核電技術對于保障國家的能源安全具有重要意義，核電作為一種穩(wěn)定可靠的能源來源，能夠為國家提供長期、持續(xù)的電力供應，核電本身作為優(yōu)質清潔的能源，對于改善國家能源產(chǎn)業(yè)供應結構，降低對傳統(tǒng)能源的依賴，實現(xiàn)能源供應的多元化具有重要的戰(zhàn)略意義。
2、在核電反應堆控制技術中，通常需要在反應堆冷卻系統(tǒng)中加入硼酸來控制調節(jié)反應堆中的中子數(shù)量，進而控制核裂變的反應速度，確保核電站的穩(wěn)定運行。然而，為了避免含有硼元素的廢水對環(huán)境造成污染，需要將其安置在儲坑中進行臨時存放和分離沉淀，因此對儲坑中硼廢水的液位變化進行高精度監(jiān)測是至關重要的。
3、但是傳統(tǒng)的液位監(jiān)測方法，在面對高輻照環(huán)境等極端工況下存在一些弊端。比如，在實際輻照環(huán)境中，傳統(tǒng)液位傳感器易受輻射損傷而使得傳感精度受到較大影響，進而影響液位監(jiān)測的性能；再比如，常規(guī)的光纖光柵傳感器在輻照環(huán)境下，由于熱輻效應易出現(xiàn)光柵結構受損等問題，影響監(jiān)測精度。
技術實現(xiàn)思路
1、本申請實施例提供一種用于輻照環(huán)境下的光纖液位傳感器、系統(tǒng)及方法，以解決相關技術中液位傳感器易受輻射損傷而影響監(jiān)測精度的問題。
2、第一方面，提供了一種用于輻照環(huán)境下的光纖液位傳感器，其包括：
3、外殼，其上開設有引壓孔；
4、感壓膜片，其安裝于所述外殼內，并將所述外殼的內部空間分隔成第一腔室和第二腔室，且所述第一腔室與所述引壓孔連通；
5、光纖組件，其包括光纖以及刻寫在所述光纖上的壓力測量光柵和溫度補償光柵，所述溫度補償光柵位于所述第二腔室內，所述壓力測量光柵粘接在所述感壓膜片上，所述光纖的一端自所述外殼穿出所述外殼；所述光纖的纖芯采用純硅纖芯，且所述光纖外表面設置有抗輻照護套。
6、一些實施例中，所述抗輻照護套采用聚酰亞胺；
7、和/或，所述光纖末端連接有光纖接頭；
8、和/或，所述壓力測量光柵粘接在所述感壓膜片的中部；
9、和/或，所述溫度補償光柵位于所述感壓膜片的邊緣。
10、一些實施例中，所述壓力測量光柵和溫度補償光柵刻寫在同一根所述光纖上；
11、或者，所述壓力測量光柵和溫度補償光柵分別刻寫在兩根所述光纖上。
12、一些實施例中，所述壓力測量光柵位于所述第一腔室或者第二腔室內；
13、和/或，所述外殼上設置有引液柱，所述引液柱內的引液通道與所述引壓孔連通；
14、和/或，所述外殼包括依次設置的第一殼體、壓環(huán)和第二殼體，所述第一殼體、壓環(huán)和第二殼體通過螺栓緊固，且所述感壓膜片的邊緣位于所述第一殼體和壓環(huán)之間。
15、第二方面，提供了一種液位監(jiān)測系統(tǒng)，其包括：
16、安裝支架，其內具有安裝空間；
17、如上任一所述的用于輻照環(huán)境下的光纖液位傳感器，所述光纖液位傳感器有若干個，且沿著所述安裝支架的長度方向間隔地固定于所述安裝支架的安裝空間內，且所述引壓孔伸出所述安裝空間；
18、耦合器，其與各所述光纖液位傳感器的光纖相連；
19、光環(huán)形器，其與所述耦合器相連，所述光環(huán)形器還連接有光源；
20、衍射光柵，其連接于所述光環(huán)形器；
21、光電探測器，其連接于所述衍射光柵；
22、上位機，其連接于所述光電探測器。
23、第三方面，提供了一種如上所述的液位監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其包括：
24、將安裝支架豎直放置于儲坑內，自下而上，對各個所述光纖液位傳感器依次排序，且確定各個所述光纖液位傳感器在所述儲坑內的高度；
25、利用上位機，接收監(jiān)測數(shù)據(jù)，并基于監(jiān)測數(shù)據(jù)，計算所述儲坑內的液位高度y；
26、
27、其中，n為安裝支架上的光纖液位傳感器的總數(shù)；j為所有的光纖液位傳感器中，發(fā)送有監(jiān)測數(shù)據(jù)的光纖液位傳感器的數(shù)量；hi，儲坑為第i個纖液位傳感器在所述儲坑內的高度，hi，監(jiān)測為基于第i個纖液位傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)計算得到的液位高度。
28、一些實施例中，其還包括：
29、對所述光纖液位傳感器進行溫度靈敏度標定；
30、對所述光纖液位傳感器進行壓力靈敏度標定。
31、一些實施例中，對所述光纖液位傳感器進行壓力靈敏度標定，具體包括：
32、在恒定溫度環(huán)境下，對所述光纖液位傳感器施加不同的壓力，并監(jiān)測在各個壓力下，所述壓力測量光柵對應的中心波長并計算波長漂移量；
33、基于各個壓力和對應的波長漂移量，得到壓力值關于所述壓力測量光柵的波長漂移量的映射關系。
34、一些實施例中，對所述光纖液位傳感器進行溫度靈敏度標定，具體包括：
35、將所述光纖液位傳感器加熱到不同的溫度測量點，在每個溫度測量點恒溫一段時間，并監(jiān)測在各個溫度測量點下，所述溫度補償光柵對應的中心波長并計算波長漂移量，以及所述壓力測量光柵對應的中心波長并計算波長漂移量；
36、基于各個溫度測量點和對應的所述溫度補償光柵的波長漂移量，得到溫度值關于所述溫度補償光柵的波長漂移量的映射關系；
37、基于各個溫度測量點和對應的所述溫度補償光柵與壓力測量光柵之間的波長漂移量差值，得到溫度值關于所述壓力測量光柵的波長漂移量的映射關系。
38、一些實施例中，計算液位高度hi，監(jiān)測，包括如下步驟：
39、采集第i個纖液位傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)，以獲得溫度補償光柵的波長漂移量以及所述壓力測量光柵的波長漂移量；
40、基于獲得的溫度補償光柵的波長漂移量，以及溫度值關于所述溫度補償光柵的波長漂移量的映射關系，計算出當前溫度值；
41、基于所述當前溫度值，以及溫度值關于所述壓力測量光柵的波長漂移量的映射關系，計算出所述壓力測量光柵由溫度引起的波長漂移量；
42、利用所述壓力測量光柵的波長漂移量減掉所述壓力測量光柵由溫度引起的波長漂移量，得到所述壓力測量光柵由液位引起的波長漂移量；
43、基于所述壓力測量光柵由液位引起的波長漂移量，以及壓力值關于所述壓力測量光柵的波長漂移量的映射關系，得到當前壓力值；
44、基于當前壓力值，以及液位高度關于壓力值的映射關系，得到液位高度hi，監(jiān)測。
45、本申請?zhí)峁┑募夹g方案帶來的有益效果包括：
46、本申請?zhí)峁┑墓饫w液位傳感器，其光柵采用飛秒激光刻寫極端穩(wěn)定的不可擦除的飛秒光柵fsfbg，并采用純硅纖芯與抗輻照護套，可以降低輻照對液位測量的影響，從而提高監(jiān)測精度。
47、本申請?zhí)峁┑墓饫w液位傳感器，采用雙光柵設計方案，通過將一個光柵粘結在感壓膜片上作為液位高度測量光柵，一個放置在感壓膜片上作為溫度補償光柵，分離溫度與液位引起的波長變化，有效消除溫度對測量的干擾，從而可以提高液位測量的準確度。
1.一種用于輻照環(huán)境下的光纖液位傳感器，其特征在于，其包括：
2.如權利要求1所述的用于輻照環(huán)境下的光纖液位傳感器，其特征在于：
3.如權利要求1所述的用于輻照環(huán)境下的光纖液位傳感器，其特征在于：
4.如權利要求1所述的用于輻照環(huán)境下的光纖液位傳感器，其特征在于：
5.一種液位監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，其包括：
6.一種如權利要求5所述的液位監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特征在于，其包括：
7.如權利要求6所述的液位監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特征在于，其還包括：
8.如權利要求7所述的液位監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特征在于，對所述光纖液位傳感器進行壓力靈敏度標定，具體包括：
9.如權利要求7所述的液位監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特征在于，對所述光纖液位傳感器進行溫度靈敏度標定，具體包括：
10.如權利要求9所述的液位監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特征在于：